автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Анализ силовых и энергетических параметров работы породоразрушающих инструментов на базе разработанного автономного цифрового измерительного устройства

На правах рукописи

ТРУШКИН ОЛЕГ БОРИСОВИЧ ¿^р/^----

АНАЛИЗ СИЛОВЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ НА БАЗЕ РАЗРАБОТАННОГО АВТОНОМНОГО ЦИФРОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

Специальность 05.02.13 - "Машины, агрегаты и процессы" (нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2006

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Акчурин Хамзя Исхакович.

доктор технических наук, старший

научный сотрудник

Янтурин Альфред Шамсунович;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Исмаков Рустэм Адипович.

Научно-исследовательский институт технических систем «Пилот».

Защита состоится 3 ноября 2006 года в 15-30 на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан октября 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

¿^-¿¿¿л^ Закирничная М.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в нашей стране белее 50% существующих запасов нефти вовлечено в разработку, половина из которых выработана. Вновь вводимые в разработку запасы расположены на значительно больших глубинах по сравнению с разработанными и характеризуются более сложным горно-геологическим строением горизонтов. В этих условиях ставится вопрос об увеличении объемов бурения и улучшении технико-экономических показателей процесса бурения. Одну из основных ролей в повышении эффективности процесса бурения играет породоразрушагощий инструмент, конструкция которого непрерывно совершенствуется заводами-изготовителями.

Оценка эффективности вновь разработанной конструкции породоразру-тающего инструмента» связана с дорогостоящими и малоинформативными промысловыми испытаниями, по которым сложно дать однозначное заключение. При промысловых испытаниях особенно ценной является информация об основных, силовых параметрах работы породоразрушающих инструментов; осевой нагрузке, изгибающем и крутящем моментах, причем ие только о средних значениях этих параметров, но и об их текущих значениях, изменяющихся с частотой до 300 Гц. Из-за несовершенства существующих систем измерения в процессе бурения информации об указанных параметрах недостаточно. Проблема осложняется еще и тем, что на работу долота оказывают большое неоднозначное влияние такие условия испытаний, как вид привода, конструкция низа бурильной колонны, свойства промывочной жидкости и ряд других факторов. Поэтому для устранения такого влияния прибегают к стендовым испытаниям, которые с полной базой данных о показателях и параметрах работы долота и соответствующим анализом этой базы позволяют оперативно и с минимальными затратами оценить эффективность конструкции нового породораз-рушающего инструмента, а при необходимости наметить пути его совершенствования. Эффективность стендовых испытаний зависит от их методологических основ. Существующие на сегодняшний день разрозненные элементы таких

основ не позволяют в полной мере воспользоваться возможностями стендовых испытаний.

Исходя из этого, актуальными являются разработка и создание автономного измерительного устройства трех силовых параметров работы породоразрушающих инструментов в скважинном и стендовом вариантах и алгоритм его применения, задача по разработке принципов оценки эффективности конструкции и точности изготовления породоразрушающих инструментов. ■ . = -.

Цель работы - разработка методологических основ оценки эффективности конструкции и технологии изготовления породоразрушающих инс!рументов на базе измерения и анализа стендовых характеристик долот с помощью автономного цифрового устройства для измерений и регистрации осевой нагрузки, крутящего и изгибающего моментов в любом сечении бурильной колонны.

Основные задачи исследований:

1) анализ силовых параметров работы бурильной колонны и породоразрушающих инструментов, существующих конструкций устройств для измерения и регистрации этих параметров, а также разработка требований к автономным измерительным устройствам;

2) разработка автономного устройства для измерений и регистрации силовых параметров, обеспечивающего инвариантность измеряемых параметров по отношению друг к другу и к внешним воздействиям, и его конструктивная и аппаратная реализация;

3) разработка программного обеспечения измерений, регистрации и анализа результатов измерений в автоматизированном режиме;

4) разработка новых принципов оценки эффективности конструкции и точности изготовления породоразрушающих инструментов на базе изучения силовых и энергетических параметров и показателей работы шарошечных долот и долот, оснащенных алмазно-твердосплавными пластинами (АТП), при стендовом бурении с использованием разработанного автономного измерительного устройства и программного обеспечения.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались:

конечно-элементный анализ упругих деформаций, теория электрических цепей, теория инвариантности измеряемых параметров, экспериментальные лабораторные исследования, теория вероятности и математическая статистика. При разработке программного обеспечения использовались алгоритмические языки "Turbo Pascal", "Assembler" и VBA.

Научная новизна

1. Обосновано и реализовано инвариантное измерение силовых параметров работы долот, и показано, что анализ графиков суммарного действия изгибающего момента по секторам долота и забоя, построенных в полярной системе координат, позволяет оценить оптимальность расположения зубков и резцов на рабочих элементах, как шарошечных долот, так и долот, оснащенных АТП, с точки зрения сбалансированности конструкции, а также возможности искривления ствола скважины и формирования некруглого забоя при бурении. Критерием оптимальности является форма графика в виде окружности с минимальным радиусом и минимальным эксцентриситетом относительно оси долота. - • 2.Показано, что величина изгибающего момента, действующего в колонне бурильных труб над долотом, при бурении как шарошечными, так и режуще-скалывающими с АТП долотами, соизмерима с величиной крутящего момента и его следует учитывать при расчете форм устойчивости низа бурильной колонны и ее центрирования в скважине.

3. Установлено, что при разбуривании пластично-хрупких горных пород как долотами режуще-скалывающего действия, оснащенными АТП, так и шарошечными, имеет место скачкообразное объемное разрушение породы. Это делает возможным оптимизировать их работу на забое по минимуму энергоемкости разрушения породы.

4. Экспериментально доказано, что выполнение фаски на режущей кромке АТП с целью предупреждения ее выкрашивания не приводит к увеличению энергоемкости разрушения горной породы, а лишь изменяет соотношение между осевой нагрузкой и крутящим моментом на долоте.

На защиту выносятся:

1) требования к автономному цифровому устройству и отдельным его узлам для измерения и регистрации силовых параметров работы колонны бурильных труб в процессе бурения скважины;

2) тензопреобразователь силовых параметров с математической моделью, обеспечивающий инвариантность силовых параметров по отношению друг к другу и к внешним воздействиям, анализ влияния неточности его изготовления на инвариантность;

3) функциональная структура автономного цифрового устройства силовых параметров в колонне бурильных труб с использованием тестового метода повышения точности измерений;

4) конструктивная и аппаратная реализация автономного цифрового измерительного устройства (АЦПУ) стендового и забойного вариантов и программное обеспечение их работы и анализа результатов;

5) результаты изучения силовых и энергетических характеристик работы шарошечных долот и долот режуще-скалывающего действия с резцами АТП при стендовом бурении;

6) критерии оценки качества конструкции и технологии изготовления по-родоразрушающих инструментов.

Практическая ценность работы

Созданы АЦИУ забойного и стендового вариантов для измерения и регистрации силовых параметров в бурильной колонне в процессе бурения, в которых реализованы система компенсации скважинного давления в тензопреобразова-теле, автоматический запуск АЦИУ на забое (патент № 2131974), самотестирование измерительных каналов (патент № 2131973) и программное обеспечение их работы в автономном режиме (свидетельство об официальной регистрации №2003612339). Стендовый вариант внедрен в производство для оценки эффективности конструкции и качества изготовления породоразрушающих инструментов на ОАО "Уралбурмаш".

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докла-

дывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: ХХХХуИ научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 1996 г.); 48-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, секции: горно-геологическая и автоматизации производственных процессов (Уфа, 1997 г.); Второй всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России (Москва, 1997 г.); Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию УГНГУ, "Проблемы нефтегазового комплекса России" (Уфа, 1998 г.); Третьей всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России, посвященной 70-летию Российского государственного университета нефти и газа имени И,М. Губкина, "Новые технологии в газовой промышленности" (Москва, 1999 г.); Международной научно-технической конференции "Изме-рения-2000", направление 6: "Информационно-измерительные системы в нефтегазовой промышленности" (Пенза, 2000 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы проектирования, производства и эксплуатации изделий машиностроения" (Самара, 2001 г.).

Публикации по теме диссертации. Основные Материалы диссертации опубликованы в 16 печатных работах, в том числе в двух патентах РФ и одном свидетельстве об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, библиографического списка и приложений.

Работа изложена на 202 страницах машинописного текста и включает 44 рис., 6 табл., библиографический список из 142 наименований, 6 приложений на 28 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи, научная новизна, основные защищаемые положения и практическая цен-

ность.

В первой главе рассмотрены проблемы экспериментального изучения динамики работы бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, влияние этой динамики на показатели бурения, существующие конструкции приборов для измерения и регистрации силовых параметров.

Исследованиям вопросов динамики работы буровой колонны и породоразрушающего инструмента посвящены работы Алексеева Л.А.» Балицкого П.В., Богомолова P.M., Викерика В.И. Ворожбитова М.И., Габдрахимова М.С., Кагарманова Н.Ф., Калинина А.Г., Керимова З.Г., Лягова A.B., Мавлютова М.Р., Молчанова A.A., Павловой H.H., Подавалова Ю.А., Попова АЛ., Саини-кова Р.Х., Сарояна А.Е-, Симонова В.В., Султанова Б.З., Стрекаловой P.A., Тор-гашова A.B., Юнина Е.К., Симонянца Л.Е., Спивака А.И., Филимонова Н.М., Эйгелеса P.M., Шлыка Ю.К., Янтурина А,Ш. и многих других.

В выполненных исследованиях установлено, что на показатели бурения и долговечность бурового оборудования значительное влияние оказывают силовые параметры, действующие в бурильной колонне и особенно их динамические составляющие, спектр частот которых лежит в пределах 1,5...300 Гц. Закономерности действия этих параметров в разных частях бурильной колонны не установлены из-за малого количества измерений, проведенных в скважинах и на стендах. Оценка совершенства конструкции породоразрушаюгцих инструментов и качества их изготовления может проводиться до результатам стендового бурения с измерением трех силовых параметров. Существующие измерительные устройства не обеспечивают такие измерения и оперативную обработку результатов с помощью ЭВМ. Измерение силовых параметров в любом месте колонны бурильных труб с целью совершенствования технологии и техники бурения глубоких скважин наиболее эффективно осуществлять автономными измерительными устройствами, поперечные размеры которых должны иметь жесткость, равную жесткости элементов бурильной колонны, чтобы не изменять динамику ее работы. Обеспечить необходимую разрешающую способность и точность при измерениях в скважине и на стенде, а также оперативную

обработку результатов на ЭВМ можно на базе современной электронной техники с применением аналого-цифровых преобразований.

Вторая глава диссертации посвящена разработке тензометрического преобразователя трех силовых параметров. Тензопреобразователем АЦИУ является участок бурильной трубы, подвергающийся одновременно воздействию осевой силы в, крутящего Т и изгибающего М моментов, температуры и давления промывочной жидкости, с наклеенными на его цилиндрическую поверхность тензорезисторамн. Величины С?, Г, и А/ подлежат измерению по отдельным ка-лалам. Математическая модель преобразователя включает три уравкенш, каждое из которых в линейном виде описывает зависимость выходного параметра от измеряемого возмущения и, в общем виде, от функции преобразования всех возможных возмущений:

#<, =аа.О+Ьа+/аг(Т)+/с„(М ,<?) + /а9(0)+/Ор(р); Пг-аг-Т + Ьг+/„(0) + /шШ ,<р) + /Т6(0)+/Тр(р); П» -ви-Ы +Ь„ + /ыо(0) + /^(Т)+/ш(в)+(р), где - По, Пт, Пм - значения выходных параметров осевой силы, крутящего и изгибающего моментов соответственно;

ас, ат, ам и Ьс* 2>г. Ьм - угловые параметры и постоянные составляющие линейных функций преобразования;

С,Т, М - значения измеряемых параметров осевой силы, крутящего и изгибающего моментов соотвеггственно;

РцАЗ) - функции преобразования возмущения V параметра J параметром;

6, р — температура и давление окружающей среды. Обоснована необходимая длина тензометрического преобразователя, в пределах которой рассчитанные методом конечных элементов деформации от воздействия С,ТиМ или постоянны по образующей, или изменяются линейно. Такой характер изменения деформаций обеспечивает линейность между выходными и измеряемыми параметрами, а также возможность достижения инвариантности измерения каждого силового параметра по отношению к другим.

, 10 Для измерения М, плоскость действия которого неизвестна, измеряются изгибающие моменты Мх и Му в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, одна

из которых зафиксирована относительно корпуса прибора, что позволяет опре-

*

делить не только абсолютную величину М, но и его направление. Поле деформаций поверхности, на которую наклеиваются тензорезисторы, весьма сложное. При воздействии М суммарные перемещения по периметру изменяются по косинусоидальному закону с двумя периодами и амплитудой, превосходящей суммарные перемещения от осевой силы О и крутящего момента Т, поэтому инвариантность параметров ОиТкМ может быть обеспечена только строго определенным расположением тензорезисторов по отношению друг к другу. Для измерения каждого из силовых параметров применялись полные тензомет-рические мосты с четырьмя активными плечами, что обеспечивает температурную инвариантность, а выравнивание давления снаружи и внутри преобразователя - инвариантность относительно давления в скважине.

Расчетами напряжений на измерительных диагоналях мостов, выполненными на основе определенных методом конечно-элементного анализа деформаций преобразователя, обоснованы схемы наклейки тензорезисторов, которые обеспечивают абсолютную инвариантность изгибающего и крутящего моментов по отношению друг к другу и к осевой силе и инвариантность осевой силы по отношению к изгибающему моменту с точностью до величины, кратно меньшей разрешающей способности канала. Обеспечение инвариантности каждого из силовых параметров относительно всех возмущающих воздействий позволило представить в математической модели зависимость каждого из выходных параметров в линейном виде только от соответствующего измеряемого параметра.

Расчетами установлено, что неточности наклейки тензорезисторов относительно разработанной схемы существенно нарушают инвариантность измерений биТ относительно изгибающего момента, что требует коррекции математической модели преобразователя. В уравнения, определяющие выходные параметры этих силовых факторов, вводятся корректирующие члены, опреде-

ляющие воздействие изгибающего момента в зависимости от его величины и положения плоскости действия. Предложено определять возможную фактическую неточность наклейки при градуировке каналов на специальном стенде и определять корректирующие члены для математической модели.

Третья глава посвящена разработке автономных цифровых устройств стендового и скважинного вариантов для измерения и регистрации четырех силовых параметров в колонне бурильных труб в процессе бурения в скважине или на стенде.

Разработанная функциональная структура АДИУ обеспечивает измерение четырех силовых параметров путем преобразования их в электрические сигналы тензопреобразователем, усиления сигналов до уровня, необходимого для АЦ-преобразования, записи результатов в энергонезависимую электронную память и переписывания в файл ЭВМ по последовательному порту. В функциональной схеме предусмотрен блок самотестирования для повышения точности измерений. По величинам требуемой разрешающей способности измерения каждого силового параметра и по величинам предельных значений этих параметров обосновано применение десятиразрядного АЦП по каждому каналу измерения. Для повышения точности измерений применен метод образцовых мер, при котором тестируются перед началом каждого измерения каналы усиления и АЦ-преобразования; Такая схема применена в связи с невозможностью в процессе бурения использовать в качестве образцовых мер физические величины. Коррекция результатов измерений проводится на стадии их обработки после подъема АЦИУ из скважины.

Конструктивно АДИУ скважинного варианта представляет собой переводник с максимальным диаметром 172 мм, длиной 850 мм и центральным каналом диаметром 40 мм (рисунок 1). Корпус прибора образуют верхний 1 и нижний 2 переводники. В нижней части переводника 2 выполнен тензопреобразо-ватель 3 с наклеенными на его внутреннюю поверхность тензорезисторами. Блоки электронный 4 и питания 5 установлены в контейнер на амортизаторах. Внутренняя полость тензопреобразователя заполнена инертной жидкостью и

каналом сообщена с компенсатором давления. Запуск АЦПУ на измерения и регистрацию осуществляется датчиком 7, который срабатывает от перепада давления на бурильном инструменте.

Конструкция стендового АЦИУ имеет некоторое отличие, связанное с особенностями эксплуатации. Обе конструкции позволяют применять приборы при научных исследованиях и обеспечивают их надежность и простоту обслуживания. Забойный вариант устройства защищен патентом РФ №2131974, а стендовый внедрен в производство.

В электронной части устройства аппарат-но реализованы все блоки функциональной схемы. Применение. микропроцессора РС1г80С552-5-1б'\УР фирмы "РНПЛРБ" с 8-канальным десятиразрядным аналого-цифровым преобразователем позволило совместить блоки управления и АЦП, обеспечить тестирование блока питания, формировать одиннадцати- и восьмиразрядные адреса памяти прибора последовательными счетчиками, выбирать до четырех микросхем памяти объемом по 512 кБ, тестировать каналы измерения, свести к минимуму количество применяемых микросхем, уменьшить габариты и повысить надежность работы. Аппаратная реализация АЦИУ защищена патентом РФ № 2131973.

Градуировка каналов измерения силовых параметров проводилась на специальном стенде, путем нагружения АЦИУ через образцовые динамометры реальными силами в пределах их измерений. Градуировочные функции по результатам статистической обработки представлены с вероятностью 95% в виде линейных зависимостей, при этом доверительные интервалы угловых коэффи-

Рисунок 1 - Общий вид АЦИУ скважинного варианта

циентов и свободных членов не превышают 1,6 %.

Для обеспечения эксплуатации АЦИУ разработаны алгоритм его работы и программное обеспечение для исполнения этого алгоритма. Разработаны также и программы для обработки результатов измерения силовых параметров. Алгоритм работы АЦИУ предусматривает: период подготовки прибора к работе, во время которого проверяются напряжения на выходах блока питания, начальные показания каналов, которые, при необходимости, корректируются оператором; период ожидания сигнала запуска на автономную работу; период измерения и регистрации параметров с необходимыми временными задержками; период чтения результатов измерений из памяти прибора в файл ЭВМ, подключенной через последовательный порт.

Управляющие программы, написанные на языке "Ассемблер" (версия ASM 51) (свидетельство об официальной регистрации № 2003612339) для однокристальной микроЭВМ, обеспечивают выполнение всех периодов работы АЦИУ. Осуществляется байтовая запись результатов измерений, при которой каждый байт старших разрядов десяти разрядного АЦ-преобразования записывается в память, а из остатков двух младших разрядов четырех каналов формируется дополнительный байт. При использовании микросхем памяти со страничной записью программа обеспечивает непрерывность АЦ- преобразований и запись в память за счет постраничного перехода от одной микросхемы к другой.

Частота дискретизации сигнала в пределах одного канала определяется временем программного цикла "преобразование — запись" по четырем последовательно работающим АЦП каналам. Для рассматриваемого АЦИУ при тактовой частоте процессора Fcpu = 11,059 МГц частота дискретизации составляет 2917 Гц, при этом для высокочастотной составляющей (300 Гц) измеряемых процессов приведенная погрешность восстановления сигнала незначительно ( на 0¿2%) превышает 5%, а погрешность восстановления сигнала основного спектра частот (0...200 Гц) не превышает 2,3 %, что является вполне приемлемым для проводимых измерений.

Программы, написанные на языке "Турбо Паскаль", обеспечивают работу

прибора в период подготовки к работе в автономном режиме, в период чтения результатов из памяти АЦИУ в файл ЭВМ, преобразования и записи результатов измерений по каждому каналу в текстовые файлы, пригодные для статистической обработки и графического представления.

Четвертая глава посвящена результатам изучения силовых и энергетических параметров и показателей работы шарошечных долот П1215.9С-ГВ, Ш190,5С-ГВ, Ш190,5СЗ-ГВ, Ш190,5СЗ-ГАУ К27 и долот ВЛ-188,7 РСА, 8Л-188.,7РСА-Р режуще-скалывающего действия (РСА) с алмазно-твердосплавными пластинами (АТП) производства ОАО "Азимут", полученных при стендовом бурении блока породы (мрамор) средней твердости с использованием АЦИУ стендового варианта. Последнее из упомянутых выше долот отличается от предпоследнего тем, что установленные на нем АТП имеют фаску на алмазном слое по периметру режущей кромки.

В качестве силовых параметров работы долот приняты средние величины непосредственно измеряемых осевой силы в, крутящего Т и изгибающего М моментов. Коэффициенты динамичности этих параметров рассчитывались как отношение максимального значения параметра к его средней величине, при этом максимальное значение рассчитывалось по результатам статистической обработки текущих значений с вероятностью 0,95. Анализ Т и М проводился не только по средним значениям, но и по их удельным величинам, рассчитываемым как отношение среднего значения параметра к среднему значению осевой нагрузки в. Для расчетов бурильной колонны на прочность, выносливость и устойчивость, целесообразно измеренные в некотором сечении над долотом силовые параметры привести к упорному торцу резьбы долота. Если принять условие, что изгибающий момент в нижнем, упорном торце равен нулю, осевая сила О совпадает с осью бурильной колонны, а крутящий момент Г создается парой сил в этом сечении, то на торец будет действовать приведенная поперечная сила м

где Х-г— расстояние от нижнего, упорного торца АЦИУ до сечения в

котором измеряется изгибающий момент М (¿г-175 мм). Величины С и Г не требуют пересчета при таком приведении.

В качестве показателей работы долот приняты проходка за один оборот и энергоемкость разрушения породы, характеризующая затраты энергии на единицу объема разрушенной породы.

Для оперативной обработки результатов разработаны программы, позволяющие: визуализировать результаты цифровой регистрации силовых параметров в колонне бурильных труб; рассчитывать суммарное воздействие изгибающего момента Л4/ на корпус долота по его секторам ц/д\ рассчитывать действие суммарной приведенной поперечной силы £>з) на долото относительно забоя скважины по его секторам ц/г-

Экспериментально установлена скачкообразность разрушения породы вооружением шарошечных долот типа С и СЗ по энергоемкости и проходке за оборот. При равных или близких диаметрах долот одноименные скачки происходят при разных величинах осевой нагрузки, энергоемкости и проходке за оборот. Это объясняется конструктивными различиями в расположении венцов на телах шарошек, в количестве зубьев и шаге их размещения в венцах, а также различными коэффициентами перекрытии забоя и особенностями кинематики долот. При бурении долотами режуще-скалывающего действия, оснащенных АТП как с фаской на режущей кромке, так и без фаски, происходит не только объемное разрушение породы, но и скачкообразное разрушение с точки зрения энергоемкости и проходки за оборот (рисунок 2). Дня достижения одинаковой проходки за оборот долотом с АТП с фасками осевую нагрузку на него надо создавать в среднем на 60% выше, чем без фасок. Средние значения энергоемкостей для обоих долот практически равны, а вариации относительно средних составляют ±27%, что свидетельствует о необходимости вести поиск минимума энергоемкости в промысловых условиях. Средние энергоемкости разрушения породы долотами РСА и шарошечными отличаются незначительно.

Стендовым бурением установлено, что одинаковые крутящие моменты для долот РСА и шарошечных достигаются при меньших в 6 раз осевых нагрузках

г г

п 2? со

1| 203,6 1,68

166,8 0,84

130,0 0

—д- —г- -г » с''

г ц ' \ ...... V. 1*

Л V

10,8

21,6

32,4

Осевая нагрузка на долото 0,кН Проходка за оборот 5 Энергоемкость Ау

—,— —ь— -8Л-188,7 РСА

—о— —о— - 8Л-188.7 РСА-Б

Рисунок 2- Зависимость проходки за оборот и энергоемкости от осевой нагрузки

для долот, оснащенных резцами с острыми кромками, и в 3,7 раза для долот, оснащенных резцами с фасками. Полученные графические зависимости и описывающие их уравнения регрессии показывают, что общей тенденцией для всех долот является зависимость удельного крутящего мо-

мента от нагрузки на долото. Характерные перегибы на зависимостях хорошо согласуются со скачками разрушения породы. Среднее значение удельного мо-ме!гга для долот РСА с острыми кромками резцов в 6,9, а с фасками в 4,7 раза выше средних значений для шарошечных долот (таблица 1).

Таблица 1- Параметры и показатели работы долот на стенде

Долото Туд, Нм/кН Руд Диапазон проходок за оборот 5, мм Диапазон нагрузок в, кН

среднее диапазон среднее диапазон

Ш190.5СЗ-ГАУ 10,16 7,93.. Л 2,86 0,12 0,05... 0,20 ОД 7...3,9 17,9... 120,5

Ш190,5СЗ-ГВ 10,58 9,63...11,59 0,15 0,13...0,20 0,19...2,40 12,8... 82,3

Ш190,5С-ГВ 9,77 8,99...10,49 0,11 0,08,..0,16 0,19...2,45 14,6... 82,7

Ш215.9С-ГВ 12,05 10,38...13,97 0,175 0,13...0,25 0,14... 2,48 14,8..Л.14,8

8Л-188,7РСА-Р 47,94 44,90...55,19 0,26 0,10...0,65 0,43..,2,2 8 8,6...31,6

8Л-188,7 РСА 68,63 60,19...78,58 ■ 0,46 0,28...0,61 0,39...2,49 5Д...19.4

Экспериментально установлено,, что с увеличением осевой нагрузки изгибающий момент для долот растет с разной интенсивностью, связанной со скачкообразностью разрушения породы. Уровень величин изгибающего момента

определяется конструкцией долот, и разница может достигать 60%. Показано, что изгибающий момент создает такой же уровень эквивалентных напряжений по третьей и четвертой теориям прочности, как и крутящий момент, что необходимо учитывать при расчетах бурильной колонны на выносливость. Для шарошечных долот типа "С" и "СЗ" отношение изгибающего момента к крутящему лежит в пределах 4,3...0,72, а для долот РСА в пределах 2,5...0,4.

Стендовое бурение при жестком шпинделе станка и гидравлическом нагру-жении выявляет конструктивные и технологические (точность изготовления) причины динамики работы вооружения долог как источника вынужденных колебаний бурильной колонны. По результатам стендового бурения шарошечными и РСА долотами установлено, что коэффициенты динамичности всех силовых параметров с увеличением осевой нагрузки снижаются с разной интенсивностью, связанной со скачками разрушения породы. Средние значения коэффициентов динамичности всех силовых параметров и диапазоны их изменений приведены в таблице 2.

Сопоставление для шарошечных долот средних значений коэффициентов динамичности осевой нагрузки, крутящего и изгибающего моментов дает следующие соотношения 1: 1,27:1,59, а для долот РСА 1:1,07:1,36. Эти соотношения можно принимать для оценочных расчетов бурильной колонны на выносливость.

Таблица 2 - Коэффициенты динамичности силовых параметров работы долот на стенде

Долото Кс Кт Км

диапазон среднее диапазон среднее диапазон среднее

Ш190,5СЗ-ГАУ 1,04...1,35 1,15 1,27...1,82 1,52 1,75. „1,82 1,78

1Щ90.5СЗ-ГВ 1,08...1,37 1,17 1,45... 1,84 1,59 1,67...1,84 1,77

Ш190,5С-ГВ 1,08... 1,24 1,14. 1,39...1,65 1,50 1,71. „1,82 1.78

Н1215,9С-ГВ 1,09... 1,25 1.15 1,43.,. 1,69 1,55 1,72„.1,92 1,85

8Л-188,7 РСА-? 1,12..Л,56 1,25 : 1,22... 1,74 1,37 1,59.. .1,84 1.75

8Л-188,7 РСА 1,16...1,74 1,39 1,25.. Л ,82 1,43 1,71„.2,03 1,83

Пятая глава посвящена анализу причин возникновения изгибающего момента при работе породоразрушающего инструмента. Показано, что причинами возникновения изгибающего момента в некотором сечении бурильной колонны над долотом при его работе на забое являются: суммарный вектор осевых сил, действующих на элементы вооружения, если точка его приложения находится не на оси долота; суммарные вектора окружных и радиальных сил, действующие на элементы вооружения.

Аналитически установлено, что для идеально сбалансированной конструкции вооружения шарошечного долота з каждый момент времени изгибающий момент, создаваемый вооружением, должен быть равен нулю. Такое условие будет выполнено, если суммарные векторы окружных и радиальных Рц сил, действующие на шарошки, а также суммарный вектор изгибающих моментов Мс от осевых сил будут равны нулю. Это условие для трехшарошечного долота запишется следующими векторными равенствами: ,

рг=р'т + Рг + Рт' =0, + + р'Ц = О,

Ма=Щ + Щ + - С7 • + С" X +СШ • кЦ'

Векторы, входящие в приведенные выше выражения, располагаются под углом 120° друг к другу. Равенство нулю их сумм возможно при:

р* = р" = р™, ^ , с1 -к = с"

Возможные причины возникновения изгибающего момента на долоте оценивались по графикам суммарного воздействия изгибающего момента Мы на корпус долота по его секторам построенным в полярной системе координат и совмещенным с вооружением. На рисунке 3 приведены графики для двух долот. Вид графиков зависит от конструкции вооружения и погрешностей изготовления. На графиках выделялись одно или два преимущественных направления действия Л/а/ и относительно этого направления строились планы векторов сил и момента, в соответствии с приведенными выше равенствами. Анализ этих планов позволяет выявить возможные причины возникновения изгибающего момента. Основным критерием оценки качества конструкции является равномерное распределение суммарного изгибающего момента по пери-

метру долота и минимизация его значений.

Ш150.5СЭ-ГАУ ——— -СЬш1г1".ЯкН ШЩ5С-ГВ ' Отш=»14.бкН

Рисунок 3 - Суммарное действие изгибающего момента на корпус долота

Известно, что некоторые породоразрушающие инструменты могут формировать нецилиндрический ствол скважины, а также отклонять его от заданного направления. Одной из причин этого может быть конструкция вооружения или технологические погрешности изготовления. В диссертации предлагается оценивать указанное явление до спуска долота в скважину по измерениям при стендовом бурении изгибающего момента и расчетам положения плоскости его действия относительно забоя с построением графиков суммарного действия поперечной силы Qзj по секторам щ в полярной системе координат. На рисунке 4 приведены такие графики для двух долот. Из приведенных графиков видно, что существуют возможности формирования некруглого ствола скважины вооружением этих долот и отклонения ствола от заданного направления.

Для долота Ш215,9С-ГВ графики зависимостей Qзj =/(у*г) с увеличением осевой нагрузки не изменяют своего очертания. Они вписываются в эллипсы, у которых значения суммарной приведенной поперечной силы по большой оси в 1,5... 1,6 раза больше, чем по малой. Разница весьма существенна, и такое воздействие поперечной силы на долото может при нежестком низе бурильной колонны привести к формированию эллиптического поперечного сечения сква-

жнны или уводить ствол скважины в направлении действия наибольшей суммарной поперечной силы. Вооружение долота Ш190.5С-ГВ будет формировать близкое к кругу поперечное сечение скважины, поскольку графики неплохо

_«Г' : ' ■■ . _«Г

Ш215,9С-ГВ

28<Г

■ -Стт=И,75кН -Стах-П4,82кН

Ш190,5С-ГВ

-Стм=14,61хН -Стах=82,71кН

Рисунок 4 - Суммарное действие поперечной силы на корпус долота относительно забоя скважины

вписываются в окружности. Но это долото в большей степени, чем долото* 1П215,9С-ГВ, может отклонять скважину от заданного направления, так как максимальное значение суммарной приведенной поперечной силы в 1,5...1,9 раз больше минимальной.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработаны методологические основы оценки эффективности конструкции и точности изготовления породоразрушающих инструментов, включающие созданное в скважинном и стендовом вариантах автономное цифровое измерительное устройство, защищенное патентами РФ № 2131973, №2131974, программное обеспечение его работы (свидетельство об официальной регистрации №2003612339), программное обеспечение обработки результатов измерений и базирующиеся на анализе осевой нагрузки, крутящего и изгибающего моментов, измеренных при бурении породы на стенде.

2. Одним из основных положений разработанных методологических основ является измерение изгибающего момента и расчет положения плоскости его действия относительно корпуса долота и плоскости забоя, а также построение графиков суммарного действия изгибающего момента по секторам долота и забоя в полярной системе координат, которые позволяют оценивать оптимальность расположения элементов вооружения на шарошках или лопастях, возможные погрешности изготовления и вероятность формирования'долотом некруглого поперечного сечения скважины, а также степень возможного отклонения им ствола от заданного направления. Основным критерием оценки качества конструкции является равномерное распределение суммарного изгибающего момента по периметру долота и минимизация его значений.

3. Стендовое бурение при жестком шпинделе станка и гидравлическом на-гружепии выявляет конструктивные и технологические (точность изготовления) причины динамики работы вооружения долот как источника вынужденных колебаний колонны бурильных труб. Коэффициенты динамичности всех силовых параметров с увеличением осевой нагрузки снижаются с разной интенсивностью, связанной со скачками разрушения породы. Средние значение коэффициентов динамичности осевой нагрузки для шарошечных долот типа "С" и "СЗ" лежат в диапазоне 1,14...1,17, а для долот РСА 1,25...1,39. Средние значения коэффициентов динамичности осевой нагрузки, крутящего и изгибающего моментов для шарошечных долот находятся в следующем соотношении: 1: 1,27:1,59, а для долот РСА - 1:1,07:1,36. Эти соотношения могут быть приняты при технологических расчетах условий работы породоразрушающего и бурильного инструментов.

4. Выявлена существенная разница в энергоемкостях разрушения породы однотипными по назначению шарошечными долотами типа "С" и "СЗ", что свидетельствует о наличии резервов, как для совершенствования конструкций долот, так и для выбора варианта конструкции в соответствии с конкретными условиями бурения. При бурении долотами режуще-скалывающего действия, оснащенными алмазно-твердосплавными пластинами, как с фаской на режущей

кромке, так и без фаски, имеет место скачкообразное, объемное разрушение пластично-хрупких пород. Для достижения одинаковой проходки за оборот долотом с АТП с фасками, осевую нагрузку на него надо создавать в среднем на 60% выше, чем без фасок. - ■ -.

5. Общей тенденцией для всех долот является рост удельного крутящего момента с увеличением нагрузки на долото. Характерные перегибы на зависимостях удельного момента от осевой нагрузки хорошо согласуются со скачками разрушения породы. Среднее значение удельного момента для долот РСА с острыми кромками резцов в 6,9 , а с фасками в 4,7 раза выше средних значений дл^ шарошечных, долот.

6. Величина изгибающего момента, действующего в колонне бурильных труб, над долотом, при бурении как шарошечными, так и режуще-скалывающими с АТП долотами, соизмерима с величиной крутящего момента по уровню эквивалентных напряжений. Для шарошечных долот типа "С" и "СЗ" отношение изгибающего момента к крутящему лежит в пределах 4,3...0,72, а для долот РСА в пределах 2,5...0,4, и его следует учитывать при расчете форм устойчивости низа бурильной колонны и ее центрирования в скважине.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих научных трудах, из них № 16 — опубликован в журнале, включенном в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ:

1. Трушкин О.Б., Латышев Л.Н. Электронная система регистрации параметров процесса бурения И Материалы ХХХХУН науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Т. 1. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1996. - С. 30.

. 2. Трушкин О.Б., Латышев Л.Н. Об оптимизации использования информационных возможностей регистратора параметров процесса бурения // Материалы 48-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Секция горно-геологическая. - Уфа: Изд-во УЩТу, 1997. - С. 16.,.

3. Трушкин О.Б., Акчурин Х.И. Регистратор силовых параметров в буровой колонне в процесса бурения // Материалы 48-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Секция горно-геологическая. -

Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997. - С. 44-45.

4. Трушкин О.Б., Акчурин Х.И. Перспектива применения регистратора силовых параметров в научных исследованиях // Матер. 48-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Секция автоматизации производственных процессов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997. - С. 37-38.

5. Трушкин О.Б, Автономный забойный регистратор // Разработка месторождений и бурение скважин: тез. докл, Второй всерос. конф. молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России. -М.: Изд-во "Нефть и газ", 1997.- С. 65.

6. Трушкин О.Б., Акчурин Х.И., Трушкин Б.Н. Прибор для записи четырех силовых параметров в бурильной колонне // Проблемы нефтегазового комплекса России: тез. докл. Междунар. яауч.-техн. конф., посвященной 50-летию УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. - С. 57-58.

7.Трушкин О.Б., Акчурин Х.И. Применение автономного регистратора для изучения работы породоразрушающих инструментов // Новые технологии в газовой промышленности: тез. докл. Третьей всерос. конф. молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России, посвященной 70-летию РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Секция 3. Бурение скважин.-М., 1999. — С. 27.

8. Пат. № 2131973 РФ. Автономный забойный регистратор силовых параметров. / О.Б. Трушкин, Х.И. Акчурин, Б.Н. Трушкин //БИ № 17» 1999.- С.378.

9. Патент № 2131974 РФ. Автономное забойное устройство для измерения силовых параметров; / О.Б. Трушкин, Х.И. Акчурин , Б Л. Трушкин //БИ Ка 17, 1999.- С. 378.

10. Трушкин О.Б., Акчурин Х.И. Информационно-измерительная система для регистрации силовых параметров в колонне бурильных труб // Измерения-2000: тез. докл. Междунар. науч.-техн, конф. Направление б. Информационно-измерительные системы в нефтегазовой промышленности,- Пенза, 2000. - С. 108-109.

11. Трушкин О.Б. Алгоритм и программное обеспечение работы забойного регистратора // Измерения-2000: тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. Направление 6. Информационно-измерительные системы в нефтегазовой промышленности.-Пенза, 2000.-С. 109-110.

12. Трушкин О.Б., Акчурин Х.И., Трушкин Б.Н. Тензометрическая система регистрации силовых параметров работы породоразрушающих инструментов в процессе бурения // Актуальные проблемы проектирования, производства и эксплуатации изделий машиностроения: тез. докл, всерос. науч.-техн. конф. -Самара, 2001.- С. 186-189.

13. Абдуллин М.М., Трушкин О.Б., Самоходов Ю.И., Трушкин Б.Н. Применение автономных регистраторов для анализа эффективности конструкции и технологии изготовления породоразрушающих инструментов // Прикладная синергетика и проблемы безопасности: сб. науч. трУ Редкол.: Р.Г. Шарафиев и др. - Уфа: ГУП "Уфимский полихрафкомбинат", 2003.- С. 161-170.

14. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ .№

2003612339. Программа измерения и регистрации силовых параметров в колонне бурильных труб / О,Б. Трушкин , Х.И. Акчурин /ЮБПБТ № 1(46), 2004, -С, 25.

15. Трушкин О.Б. Факторы, определяющие изгибающий момент в некотором сечении над долотом при его работе на забое // Повышение качества строительства скважин: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф.- Уфа: Монография, 2005.-С. 109-113.

16. Трушкин OJG. Показатели и параметры работы долот при стендовом бурении // Нефтегазовое дело. -2006. - http: //www.ogbus.ru/ authors/ Trushkin/ Trushkin_l.pdf- 12 с.

Подписано в печать 27.09.06. Бумага офсетная. Формат 60x80 1/16. Гарнитура «Тайне». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 90. Заказ 190.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

Введение.

Глава 1. Актуальность разработки методологических основ оценки эффективности конструкций породоразрушающих инструментов.

1.1. Процесс бурения и силовые параметры работы колонны бурильных труб и породоразрушающего инструмента.

1.2. Существующие методы и устройства для оценки совершенства конструкций породоразрушающих инструментов по результатам регистрации силовых параметров их работы.

1.3 Требования к автономному цифровому измерительному устройству и обоснование параметров его механической и электронной частей.

1.4 Выводы.

Глава 2. Тензометрический преобразователь силовых параметров.

2.1 Структурная схема тензопреобразователя.

2.2 Обоснование продольных размеров преобразователя.

2.3 Схемы наклейки тензорезисторов и соединения их в мосты.

2.4 Влияние неточности наклейки тензорезисторов на инвариантность преобразования силовых параметров.

2.5 Выводы.

Глава 3. Разработка автономного цифрового устройства для измерения, регистрации и анализа четырех силовых параметров пород оразрушающего и бурильного инструментов.

3.1 Функциональная структура АЦИУ.

3.2 Повышение точности измерения силовых параметров методом образцовых мер.

3.3 Конструктивная и аппаратная реализация АЦИУ.

3.4 Градуировка каналов измерения силовых параметров.

3.5 Алгоритмы работы АЦИУ и программы для микроЭВМ, реализующие эти алгоритмы.

3.6 Частота дискретизации и погрешность восстановления сигнала.

3.7 Программы для ПЭВМ, обеспечивающие эксплуатацию АЦИУ.

3.8 Выводы.

Глава 4. Анализ стендовых характеристик некоторых породоразрушающих инструментов.

4.1 Методика проведения экспериментов и обработки результатов регистрации параметров и показателей работы породорзрушающих инструментов.

4.2 Показатели работы долот при стендовом бурении.

4.3 Крутящий и изгибающий моменты, приведенная поперечная сила при работе долот на стенде.

4.4 Динамика силовых параметров работы долот при стендовом бурении.

4.5 Выводы.

Глава 5. Анализ причин возникновения изгибающего момента при работе породоразрушающего инструмента.

5.1 Факторы, определяющие изгибающий момент в некотором сечении над долотом при его работе на забое

5.2 Действие изгибающего момента на корпус долота при стендовом бурении.

5.3 Действие приведенной поперечной силы на долото относительно забоя скважины.

5.4. Выводы.

Актуальность проблемы. В настоящее время в нашей стране более 50% существующих запасов нефти вовлечено в разработку, половина из которых выработана. Вновь вводимые в разработку запасы расположены на значительно больших глубинах по сравнению с разработанными и характеризуются более сложным горно-геологическим строением горизонтов. В этих условиях ставится вопрос об увеличении объемов бурения и улучшении технико- экономических показателей процесса бурения. Одну из основных ролей в повышении эффективности процесса бурения играет породоразрушающий инструмент, конструкция которого непрерывно совершенствуется заводами изготовителями.

Оценка эффективности вновь разработанной конструкции породоразру-шающего инструмента, связанная с дорогостоящими и мало информативными промысловыми испытаниями, по которым сложно дать однозначное заключение. При промысловых испытаниях особенно ценной является информация об основных силовых параметрах работы породоразрушающих инструментов: осевой нагрузке, изгибающем и крутящем моментах, причем не только о средних значениях этих параметров, но и о их текущих значениях, изменяющихся с частотой до 300 Гц. Из-за несовершенства существующих систем измерения в процессе бурения информации об указанных параметрах не достаточно. Проблема осложняется еще и тем, что на работу долота оказывают большое не однозначное влияние такие условия испытаний, как вид привода, конструкция низа бурильной колонны, свойства промывочной жидкости и ряд других факторов. Поэтому для устранения такого влияния прибегают к стендовым испытаниям, которые с полной базой данных о показателях и параметрах работы долота и соответствующим анализом этой базы позволяют оперативно и с минимальными затратами оценить эффективность конструкции нового породорзру-шающего инструмента, а при необходимости наметить пути по его совершенствованию. Эффективность стендовых испытаний зависит от их методологических основ. Существующие на сегодняшний день разрозненные элементы таких основ не позволяют в полной мере воспользоваться возможностями стендовых испытаний.

Исходя из этого актуальными являются разработка и создание автономного измерительного устройства трех силовых параметров работы породоразру-шающих инструментов в скважинном и стендовом вариантах и алгоритм его применения, задача по разработке принципов оценки эффективности конструкции и точности изготовления породоразрушающих инструментов.

Цель работы. Разработка методологических основ оценки эффективности конструкции и точности изготовления породоразрушающих инструментов на базе измерения и анализа стендовых характеристик долот с помощью автономного цифрового устройства для измерений и регистрации осевой нагрузки, крутящего и изгибающего моментов в любом сечении бурильной колонны.

Основные задачи исследований:

1) анализ силовых параметров работы бурильной колонны и породоразрушающих инструментов, существующих конструкций устройств для измерения и регистрации этих параметров, а также разработка требований к автономным измерительным устройствам;

2) разработка автономного устройства для измерений и регистрации силовых параметров, обеспечивающего инвариантность измеряемых параметров по отношению друг к другу и к внешним воздействиям, и его конструктивная и аппаратная реализация;

3) разработка программного обеспечения измерений, регистрации и анализа результатов измерений в автоматизированном режиме;

4) разработка новых принципов оценки эффективности конструкции и точности изготовления породоразрушающих инструментов на базе изучения силовых и энергетических параметров и показателей работы шарошечных долот и долот, оснащенных алмазно-твердосплавными пластинами (АТП), при стендовом бурении с использованием разработанного автономного измерительного устройства и программного обеспечения.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались: конечно-элементный анализ упругих деформаций, теория электрических цепей, теория инвариантности измеряемых параметров, экспериментальные лабораторные исследования, теория вероятности и математическая статистика. При разработке программного обеспечения использовались алгоритмические языки Turbo Pascal, Assembler и VBA.

Научная новизна.

1. Обосновано и реализовано инвариантное измерение силовых параметров работы долот и показано, что анализ графиков суммарного действия изгибающего момента по секторам долота и забоя, построенных в полярной системе координат, позволяет оценить оптимальность расположения зубков и резцов на рабочих элементах как шарошечных долот, так и долот, оснащенных АТП, с точки зрения сбалансированности конструкции, а также возможности искривления ствола скважины и формирования некруглого забоя при бурении. Критерием оптимальности является форма графика в виде окружности с минимальным радиусом и минимальным эксцентриситетом относительно оси долота.

2.Показано, что величина изгибающего момента, действующего в колонне бурильных труб над долотом, при бурении как шарошечными, так и режуще скалывающими с АТП долотами, соизмерима с величиной крутящего момента и его следует учитывать при расчете форм устойчивости низа бурильной колонны и ее центрирования в скважине.

3. Установлено, что при разбуривании пластично-хрупких горных пород как долотами режуще скалывающего действия, оснащенными АТП, так и шарошечными, имеет место скачкообразное объемное разрушение породы. Это делает возможным оптимизировать их работу на забое по минимуму энергоемкости разрушения породы.

4. Экспериментально доказано, что выполнение фаски на режущей кромке АТП с целью предупреждения ее выкрашивания не приводит к увеличению энергоемкости разрушения горной породы, а лишь изменяет соотношение между осевой нагрузкой и крутящим моментом на долоте.

На защиту выносятся:

1) требования к автономному цифровому устройству и отдельным его узлам для измерения и регистрации силовых параметров работы колонны бурильных труб в процессе бурения скважины;

2) тензопреобразователь силовых параметров с математической моделью, обеспечивающий инвариантность силовых параметров по отношению друг к другу и к внешним воздействиям, анализ влияния неточности его изготовления на инвариантность;

3) функциональная структура автономного цифрового устройства силовых параметров в колонне бурильных труб с использованием тестового метода повышения точности измерений;

4) конструктивная и аппаратная реализация автономного цифрового измерительного устройства (АЦИУ) стендового и забойного вариантов и программное обеспечение их работы и анализа результатов;

5) результаты изучения силовых и энергетических характеристик работы шарошечных долот и долот режуще-скалывающего действия с резцами АТП при стендовом бурении;

6) критерии оценки качества конструкции и технологии изготовления по-родоразрушающих инструментов.

Практическая ценность работы:

Созданы АЦИУ забойного и стендового вариантов для измерения и регистрации силовых параметров в бурильной колонне в процессе бурения, в которых реализованы система компенсации скважинного давления в тензопреобразова-теле, автоматический запуск АЦИУ на забое (патент № 2131974), самотестирование измерительных каналов (патент № 2131973) и программное обеспечение их работы в автономном режиме (свидетельство об официальной регистрации №2003612339). Стендовый вариант внедрен в производство для оценки эффективности конструкции и качества изготовления породоразрушающих инструментов на ОАО "Уралбурмаш" (Приложени 6).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: XXXXVII-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 1996 г.), 48-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - секции горно-геологическая и автоматизации производственных процессов (Уфа, 1997 г.), второй всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России. (Москва, 1997 г.), Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию УГНТУ "Проблемы нефтегазового комплекса России". (Уфа, 1998 г.), третьей всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России, посвященной 70-летию Российского Государственного Университета Нефти и Газа имени И.М. Губкина "Новые технологии в газовой промышленности" (Москва, 1999 г.), Международной научно-технической конференции "Измерения-2000". Направление 6: "Информационно-измерительные системы в нефтегазовой промышленности". (Пенза, 2000 г.) и доклад на Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы проектирования, производства и эксплуатации изделий машиностроения" (Самара, 2001 г.)

Публикации по теме диссертации. Основные материалы диссертации опубликованы в 15 печатных работах, в том числе в двух патентах РФ и одном свидетельстве об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пя ти глав, основных выводов и результатов, библиографического списка и приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработаны методологические основы оценки эффективности конструкции и точности изготовления породоразрушающих инструментов, включающие созданное в скважинном и стендовом вариантах автономное цифровое измерительное устройство, защищенное патентами РФ № 2131973, №2131974, программное обеспечение его работы, (свидетельство об официальной регистрации №2003612339), программное обеспечение обработки результатов измерений, и базирующиеся на анализе осевой нагрузки, крутящего и изгибающего моментов, измеренных при бурении породы на стенде.

2. Одним из основных положений разработанных методологических основ является измерение изгибающего момента и расчет положения плоскости его действия относительно корпуса долота и плоскости забоя, а также построение графиков суммарного действия изгибающего момента по секторам долота и забоя в полярной системе координат, которые позволяют оценивать оптимальность расположения элементов вооружения на шарошках или лопастях, возможные погрешности изготовления и вероятность формирования долотом не круглого поперечного сечения скважины, а также степень возможного отклонения им ствола от заданного направления. Основным критерием оценки качества конструкции является равномерное распределение суммарного изгибающего момента по периметру долота и минимизация его значений.

3. Стендовое бурение при жестком шпинделе станка и гидравлическом на-гружении выявляет конструктивные и технологические (точность изготовления) причины динамики работы вооружения долот как источника вынужденных колебаний колонны бурильных труб. Коэффициенты динамичности всех силовых параметров с увеличением осевой нагрузки снижаются с разной интенсивностью, связанной со скачками разрушения породы. Средние значение коэффициентов динамичности осевой нагрузки для шарошечных долот типа "С" и "СЗ" лежат в диапазоне 1,14. 1,17, а для долот РСА 1,25. 1.39. Средние значения коэффициентов динамичности осевой нагрузки, крутящего и изгибающего моментов для шарошечных долот находятся в следующем соотношении 1: 1,27:1,59, а для долот РСА 1:1,07:1,36. Эти соотношения могут быть приняты при технологических расчетах условий работы породоразрушающего и бурильного инструментов.

4. Выявлена существенная разница в энергоемкостях разрушения породы однотипными по назначению шарошечными долотами типа "С" и "СЗ", что свидетельствует о наличии резервов как для совершенствования конструкций долот, так и для выбора варианта конструкции в соответствии с конкретными условиями бурения. При бурении долотами режуще скалывающего действия, оснащенными алмазно-твердосплавными пластинами, как с фаской на режущей кромке, так и без фаски, имеет место скачкообразное, объемное разрушение пластично-хрупких пород. Для достижения одинаковой проходки за оборот долотом с АТП с фасками, осевую нагрузку на него надо создавать в среднем на 60% выше, чем без фасок.

5. Общей тенденцией для всех долот является рост удельного крутящего момента с увеличением нагрузки на долото. Характерные перегибы на зависимостях удельного момента от осевой нагрузки хорошо согласуются со скачками разрушения породы. Среднее значение удельного момента для долот РСА с острыми кромками резцов в 6,9, а с фасками в 4,7 раза выше средних значений для шарошечных долот.

6. Величина изгибающего момента, действующего в колонне бурильных труб над долотом,, при бурении как шарошечными так и режуще скалывающими с АТП долотами, соизмерима с величиной крутящего момента по уровню эквивалентных напряжений. Для шарошечных долот типа "С" и "СЗ"отношение изгибающего момента к крутящему лежит в пределах 4,3. .0,72, а для долот РСА в пределах 2,5. .0,4, и его следует учитывать при расчете форм устойчивости низа бурильной колонны и ее центрирования в скважине.

1. А.С. № 1502815 (СССР). Устройство для измерения осевой нагрузки на долото в колонне бурильных труб. Авт. изобрет.: В.П. Дверий. (Е 21 В 45/00), Бюл.№ 31, 23.08.89

2. А.с. 1002444 (СССР). Преобразователь веса бурового инструмента и осевой нагрузки на долото. Авт. изобрет.: Ю.Д.Коловертнов (Е 21 В 45/00), Бюл. № 43, 29.09.85

3. А.С. № 1158747 (СССР). Забойный регистратор осевой нагрузки на долото. Авт. изобрет.: В.М. Ивасив, В.В. Кочуков, М.Г. Абрамсон, В.Ф. Плисак и В.Н. Матвиевский. (Е 21 В 45/00), Бюл. № 20, 30.05.85

4. А.С. № 1170129 (СССР). Забойное устройство для измерения осевой нагрузки. Авт. изобрет.: В.И. Лагутин, Ю.М. Гольдштейн, Л.Е. Голиков и др. (Е 21 В 45/00), Бюл. № 28, 30.07.85

5. А.С. № 1461882 (СССР). Устройство для контроля параметров процесса бурения. Авт. изобрет.: В.Н. Рукавицын, A.M. Мелик-Шахназаров, Л.И. Орлов и В.Ш. Дубинский. (Е 21 В 45/00), Бюл. № 8, 28.02.89

6. А.С. № 2026974 (РФ). Забойный автономный индикатор для исследования скважин. Авт. изобрет.: В.И. Миракян, В.Р. Иоанесян, Е.Я. Лапига. (Е 21 В 47/00), Бюл. №2, 20.01.95

7. А.С. № 1139831 (СССР). Забойное устройство для измерения осевой нагрузки. Авт. изобрет.: И.Н. Заболотнов, Ю.Ю. Дмитрюков, В.А. Рапин. (Е 21 В 44/00), Бюл. №6,15.02.85

8. А.С. № 1209835 (СССР). Способ контроля нагрузки на долото при роторном бурении глубоких скважин. Авт. изобрет.: В.И. Иванников, Э.И. Кучеренко, А.А. Савенков и др. (Е 21 В 45/00), Бюл. № 5, 07.02.86

9. А.С. № 1216333 (СССР). Способ контроля нагрузки на долото при турбинном бурении. Авт. изобрет.: И.И. Рабин, Г.М. Кузнецов, А.А. Симонов и др. (Е 21 В 45/00), Бюл. № 9, 07.03.86

10. А.С. № 1461882 (СССР). Устройство для контроля параметров процессабурения. Авт. изобрет.: В.Н. Рукавицын, A.M. Мелик-Шахназаров, Л.И. Орлов и В.Ш. Дубинский. (Е 21 В 45/00), Бюл. № 8, 28.02.89

11. А.С. № 1271208 (РФ). Измеритель крутящего момента ротора буровой установки. Авт. изобрет.: Султанов Б.З., Муртазин А.С., Коврижников Г.А., Михайленко А.А., Газизов A.M., Леонов А.И., Щапов Г.А. (G 01 L 3/14), Бюл. №33, 27.11.1999.

12. А.С. № 1271208 (РФ). Роторный моментомер. Авт. изобрет.: Султанов Б.З., Коврижников Г.А. (G 01 L 3/20), Бюл. № 33, 27.11.1999.

13. А.С. № 1273515 (СССР). Устройство для определения нагрузок в колонне бурильных труб. Авт. изобрет.: К.К. Куликов, А.В. Архипов, Ю.З. Цырин (Е 21 В 44/00, 45/00, 19/08), Бюл. № 44, 30.11.86

14. А.С. № 1802104 (СССР). Гидроимпульсный измеритель крутящего момента. Авт. изобрет.: Ю.И. Грабаренко, С.В. Лаптев и В.А. Голубицкий (Е 21 В 47/00), Бюл. № 10, 15.03.93

15. А.С. № 2190199 (РФ). Датчик вектора силы. Авт. изобрет.: Паршуков В.А., Игнатьев Ю.А., Абанин В.А. и др. (G 01 L 1/04, 1/22), Бюл. № 27, 27.09.2002

16. А.С. № 2190199 (РФ). Способ определения механических напряжений и устройство для его осуществления. Авт. изобрет.: Жуков С.В., Капица Н.Н. (G 01 L 1/12, G 01 В 7/24), Бюл. № 27, 27.09.2002

17. Абдуллин М.М. Разработка нового вооружения для долота типа С на базе экспериментального изучения его взаимодействия с забоем при бурении. -Дис. канд. технич. наук. Уфа, 1985. - 184 с.

18. Агейкин Д.И., Костина Е.Н., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля ирегулирования. Справочные материалы. М.: Машиностроение, 1965. 928 е.: ил.

19. Акбулатов Т.О., Левинсон Л.М., Мавлютов М.Р. Телеметрические системы в бурении: Учеб. пособие. Уфа: Издательство УГНТУ, 1999.- 65 с.

20. Алексеев Л.А. Энергетические принципы разработки конструкции и режима отработки породоразрушающего инструмента режуще-скалывающего действия для бурения скважин. Дис. докт. технич. наук. - Уфа, 1986.- 349 с

21. Алиев Т.М. и др. Способ повышения точности цифрового измерения аналоговых величин. М.: Автометрия, 1969. - 230 с.

22. Балицкий П.В. Взаимодействие бурильной колонны с забоем скважины. М.: Недра, 1975. 293 с.

23. Бромберг Э.М. Автокорректирующиеся тензометрические системы. /Приборы и системы управления. № 5, 1972, с. 20,21

24. Бромберг Э.М., Куликовский К.Л. Тестовые методы повышения точности измерений. М.: Энергия, 1978. - 176 с.

25. Варламов В.П., Васильева Е.И. К вопросу об использовании механического канала связи в скважинах. // Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. № 6, 1973, с. 6 -10.

26. Ворожбитов М.И. Анализ взаимодействия долота с забоем скважины по данным записи вибрации. // Нефтяное хозяйство. № 4, 1972, с. 29 -33.

27. Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник. -СПб: Питер, 2001.-752 е.: ил.

28. Головкин С.А. Повышение эффективности бурения шарошечными долотами с твердосплавным вооружением путем совершенствования его размещения и геометрии. Дис. канд. технич. наук. - Уфа, 1988. - 165 с.

29. Грачев Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968 328 е.: ил.

30. Григулецкий В.Г. Оптимальное управление при бурении скважин. М.: Недра, 1988. - 229 е.: ил.

31. Гуреев И.Л. Индикатор скорости вращения долота ИВД-1. ТИИ, Тюмень, 1972.

32. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. -Л.: Энергоатомиздат, 1988. 304 с.

33. Дайчик М.Л., Пригоровский Н.И., Хуршудов Г.Х. Методы и средства натурной тензометрии: Справочник.- М.: Машиностроение, 1989. 240 е.: ил.

34. Дейли Ф.Х., Дэреинг В.Х. и др. Записывающее устройство для регистрации забойных параметров при бурении скважин. // Бурение. № 4, 1969, с. 30-37.

35. Демихов В.И., Леонов А.И. Контрольно-измерительные приборы при бурении скважин. М., Недра, 1980, 304 е.: ил.

36. Диметреску С. Телеизмерение забойных параметров в процессе бурения. // Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. № 3, 1973, с. 36 -37.

37. Забойный прибор для записи вибрации низа бурильной колоны.// Нефтяное хозяйство. № 1, 1970, с. 11- 14.

38. Земельман М.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. М.: Стандарты, 1972. - 80 с.

39. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. -М.: Мир, 1975.

40. Из опыта исследования вибраций бурильного инструмента в бурящихся скважинах Татарии. // Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. № 2, 1978, с. 24 25.

41. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник. М.: Машиностроение, 1993. - 256 с.

42. Иогансен К.В. Спутник буровика: Справочник. 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1990. 3 03 с.: ил.

43. Исакович Р.Я. Технологические измерения и приборы. М.: Недра, 1989.- 456 с. ил.

44. Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1983.-424 с.-ил.

45. Исаченко В.В., Рыбаков А.Н., Фролов В.Г. Применение микропроцессоров в скважинных измерительных системах. М.: ВНИИОЭНГ, 1989.- 33с.

46. Кагарманов Н.Ф. Непрерывное разрушение горных пород при бурении скважин алмазно-твердосплавными долотами режуще-скалывающего действия.- Дис. докт. технич. наук. Уфа, 1983.- 455 с.

47. Каннингхэм Р.Э. Анализ результатов измерений усилий и элементов движения колонны бурильных труб. // Труды американского общества инженеров-механиков. Русский перевод. "Конструирование и технология машиностроения". Том 90, серия В, №2, 1968.

48. Карелин А.Н. Вопросы управления вводом/выводом информации в цифровых системах. //Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.3, 2002, с.

49. Каталог буровых долот «Волгабурмаш». Самара: Изд-во ОАО «Волгабурмаш», 2003. -39 с.

50. Каталог буровых долот «Хьюз Кристенсен». Москва: Изд-во Бейкер Хьюз Инкорпорейтед, 2001. - 45 с.

51. Керимов З.Г., Садыхов М.А. Исследования продольных колебаний колонны бурильных труб при бурении. "Известия высших учебных заведений", Нефть и газ, Изд.-во АзИНнефтехим, Баку, № 9, 1971.

52. Клокова Н.П. Тензорезисторы: Теория, методики расчета, разработки.-М.: Машиностроение, 1990.- 224 е.: ил.

53. Коломбет Е.А., Юркович К., Зодл Я. Применение аналоговых микросхем. М.: Радио и связь, 1990. - 320 е.: ил.

54. Коловертнов Ю.Д., Ишинбаев Н.А. Теоретические основы инвариантных преобразователей сопротивления датчика. Учебное пособие. Уфа, 1989. 56 с.

55. Коловертнов Ю.Д., Коловертнов Г.Ю., Краснов А.Н. Методы и средства измерений. Уфа, 1996. 105 с.

56. Кольцов А. А., Коловертнов Ю.Д. Электрический индикатор для измерения веса бурового инструмента и осевой нагрузки на долото. Баку, Известия ВУЗов, Нефть и газ, 1968, с. 28 - 32.

57. Коротаев, Сергованцев, Пальчик. Устройство для контроля забойных параметров в процессе бурения. Автор, свид. № 301431. Бюллетень открытий и изобретений, промышленные образцы и товарные знаки, № 14,1971.

58. Кузнецов Г.М., Иванов Б.А., Деникин В.М. Измеритель осевой нагрузки с электрической линией связи по бурильному инструменту. // Автоматизация ителемеханизация нефтяной промышленности. № 6, 1973, с. 34 -37.

59. Лиманова Н.И. Проектирование датчиков со структурной избыточностью на основе новых информационных технологий. //Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. № 2, 2003, с. 39-42

60. Лиманова Н.И. Тестовый метод повышения точности измерений датчиков с нелинейными дробно-рациональными функциями преобразования. //Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. № 10, 2000, с.

61. Лихтциндер Б.Я., Широков С. М. Многомерные измерительные устройства. М.: Энергия, 1978. - 312 с.

62. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. М.: Энергия, 1970. - 184 с.

63. Мавлютов М.Р. Разрушение горных пород при бурении скважин. М.: Недра, 1978.-215 е.: ил.

64. Малиновский В.Н. Цифровые измерительные мосты. М.: Энергия, 1976. - 192 с.

65. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях: в 2-х томах. Пер. с франц. М.: Мир, 1983. - 312 с.: ил.

66. Мансуров Т.М. Модули системы параллельной обработки измерительно-вычислительной информации. //Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. № 4, 2002, с.

67. Машинков Л.Б. Новое мостовое устройство. //Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. № 3, 2001, с. 35-37.

68. Мелик-Шахназаров A.M., Гробштейн А.С. Приборы для контроля веса бурового инструмента. М.: Недра, 1971 104 е.: ил.

69. Мирзаджанзаде А.Х., Сидоров Н.А., Ширинзаде С.А. Анализ и проектирование показателей бурения. М.: Недра, 1976. 237 с.

70. Молчанов А.А., Сираев А.Х. Скважинные автономные измерительные системы с магнитной регистрацией. М.: Недра, 1979 174 е.: ил.

71. Немец И. Практическое применение тензорезисторов. М.: Энергия, 1970. - 180 с.

72. Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительных устройств. Л.: "Энергия", 1968, 248 е.: ил.

73. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991.-304 е.: ил.

74. Новицкий П.В., Зограф И.А., Лабунец B.C. Динамика погрешностей средств измерений. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. 192 е.: ил.

75. Носач В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров. М.: МИКАП, 1994. - 382 е.: ил. 78.

76. Одинец С.С., Топилин Г. Е. Средства измерения крутящего момента. Библиотека приборостроителя. М.: "Машиностроение", 1977. 160 е.: ил.

77. Однокристальные микроЭВМ: Справочник. М.: Бином, 1994. - 400 с.

78. Орнатский А. П, Туз Ю.М. Интеллектуальные измерительные комплексы. Приборы и системы управления №7,1989 г.

79. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / А.И. Мартяшин, К.Л. Куликовский, С.К. Куроедов, Л.В. Орлова; Под ред. А.И. Мартяшина. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 216 е.: ил.

80. Пат. США № 5386724. Датчики напряжений для измерения весовой нагрузки и крутящего момента на буровое долото в процессе проходки скважины. Авт. изобрет.: Прэлай К. Дас, Хаоши Сонг. НКИ 73/151; 175/40; 13П61, 07.02.95

81. Пат. США № 5226332. Система контроля вибрации бурильной колонны. НКИ 73/151; 73/493; 73/650; 175/40

82. Персии С.М. Способ повышения точности кодирующих устройств. А.С. 147106 (СССР). Опубл. в бюл. "Бюллетень изобретений и товарных знаков".1962.- №9.

83. Першинов В.Б., Балахнов Д.А., Лихачев В.Н., Норицын А.Д. Динамические методы измерения крутящих моментов. //Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. № 12, 2002, с. 58

84. Петров А.И. Глубинные приборы для исследования скважин. М.: Недра, 1980-224 е.: ил.

85. Петров Б.Н., Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Принцип инвариантности в измерительной технике. М.: Наука, 1976. 244 с.

86. Петров Б.Н., Уланов Г.М., Ульянов С.В., Хазен Э.М. Информационно-семантические проблемы в процессах управления и организации. М.: Наука, 1977.-452 е.: ил.

87. Погарский А.А. Механизмы забойной автоматики и телеизмерений. М.: Недра, 1965 136 е.: ил.

88. Поляков Д.И. Определение спектра частот колебаний, возникающих при бурении скважин. "Известия высших учебных заведений", Нефть и газ, Изд.-во АзИНнефтехим, Баку, № 10, 1969.

89. Попов А.Н. Исследование работы и изнашивания вооружения шарошечных долот при бурении скважин. Дис. докт. технич. наук. - Уфа, 1980.- 392 с.

90. Проектирование датчиков для измерения механических величин /Под ред. Е.П. Осадчего. М.: Машиностроение, 1979.- 480 е.: ил.

91. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Издательство "Наука", 1968. - 288 с.

92. Рао С.Р. Линейные статистические методы и их применение. М.: Наука, 1968.- 547 с.

93. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник/ Мяченков В.И., Майборода В.П. и др.; Под общ. ред. Мяченкова В.И. -М.: Машиностроение, 1989.

94. Рукавицын В.Н. Контроль забойных параметров в процессе бурения скважин. М.: ВНИИОЭНГ, 1987.

95. Санников Р.Х., Мавлютов М.Р. Вынужденные продольные колебания бурильного инструмента и динамическая нагрузка на долото и талевый канат //Изв. вузов. Нефть и газ. 1973. - №2. - с. 35 - 40.

96. Санников Р.Х., Мавлютов М.Р. Вынужденные продольные колебания бурильного инструмента при работе долота //Изв. вузов. Нефть и газ. 1971. -№10.-с. 29-34.

97. Санников Р.Х., Мавлютов М.Р., Канбекова Р.В. Вынужденные продольные колебания бурильного инструмента с учетом хрупкого разрушения забоя //Изв. вузов. Нефть и газ. 1980. - №12. - с. 15-20.

98. Сароян А.Е. Теория и практика работы бурильной колонны.- М.: Недра, 1990,- 263 е.: ил.

99. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. -М.: Мир, 1979.

100. Симонов В.В. и др. Стендовые исследования процесса разрушения горных пород шарошечными долотами безударного действия. // Новое в бурении скважин. Труды МИНХиГП им. Губкина, вып. 96.- М.: Недра, 1970, с. 23-28.

101. Симонов В.В., Бревдо Г.Д., Егоров А.Е. Сравнительные стендовые исследования долот диаметром 190 мм. // Науч. тр./ МИНХиГП, 1970, вып. 96 -Новое в бурении скважин, с. 9-18.

102. Симонов В.В., Юнин Е.К. Влияние колебательных процессов на работу бурильного инструмента. М.: Недра, 1977. 216 е.: ил.

103. Симонянц J1.E. Разрушение горных пород и рациональная характеристика двигателей для бурения. М., Недра, 1966, 228 с.

104. Синельников А.В. Автоматизация и средства контроля бурения скважин. М.: Гостоптехиздат, 1960 367 е.: ил.

105. Современные методы проектирования систем автоматического управления. Анализ и синтез. \Под общей радакцией Б.Н. Петрова, В.В. Солодовникова, Ю.И. Топчеева. М.: Машиностроение, 1967. 704 с.

106. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM РС/ Под редакцией У. Томпкинса и Дж. Уэбстера. М.: Мир, 1992. - - 592 с.

107. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. М.: Недра, 1994. - 261 е.: ил.

108. Справочник инженера по бурению. Т.1./ Под ред. В.И. Мищевича,- М.: Недра, 1973. 517 с.

109. Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.

110. Султанов Б.З., Подавалов Ю.А. Механический забойный моментомер. // Бурение скважин и добыча нефти. Труды ТатНИПИнефть, вып. XXI, Казань, 1972.

111. Султанов Б.З., Подавалов Ю.А., Муртазин А.С. Универсальный стенд для исследования модели колонны бурильных труб при роторном бурении. //Бурение скважин и добыча нефти. Труды ТатНИПИнефть, вып. XXI, Казань,1972.

112. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под ред. канд. техн. наук Р.А. Макарова. М.: Машиностроение, 1975. 288 е.: ил.

113. Технология и техника разведочного бурения/ Под ред. Ф.А. Шамшиева. -М.: Недра, 1966. 519 с.

114. Туз Ю.М. Структурные методы повышения точности измерительных устройств. Киев: Высшая школа, 1976. - 258 с.126. 116. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Анализ данных на компьютере./ Под ред. В.Э. Фигурнова.- М.: ИНФРА-М, Финансы и статистика, 1995. 384 е., ил.

115. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с.

116. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Т.1. -М.: Наука, 1975. 832 с.

117. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование.: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 440 с.

118. Чепелев В.Г. и др. Телеметрическая система для исследования вибраций бурильной колонны и осевой нагрузки на долото при электробурении. // Нефтяное хозяйство. № 1, 1970, с. 14 18.

119. Шаммасов Н.Х., Султанов Б.З. Забойный манометрический моментомер. // Вопросы разрушения горных пород, технологии и экономики бурения скважин. Труды УНИ, вып. VII, Уфа, 1969.

120. Шарошечные долота: Международный транслятор-справочник./ Под науч. ред. проф., д.т.н. Кершенбаума, проф., д.т.н. Торгашова А.В. М.: Центр "Наука и техника", 2000. - 248 с. - ил.

121. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. -М.: ДМК Пресс, 2001. 448 е., ил.

122. Шлык Ю.К., Мавлютов М.Р., Санников Р.Х. Механико-гидравлический канал связи с забоем при турбинном бурении. Тюмень, "Вектор Бук", 1999.- 200

123. Янтурин А.Ш. Научно-методические основы технологических решений заканчивания скважин. На основе исследований системы "Колонна-Скважина-Порода": Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.15.10. БАШНИПИ-нефть. Уфа, 2000.-36 с.

124. Янтурин А.Ш. О механизме локального винтообразного искривления ствола скважины. /А.Ш. Янтурин, А.А. Красильников, В.И. Стрелков //Нефтяное хозяйство. -1992. -№ 4. с. 20-25.

125. Янтурин А.Ш. Выбор длины УБТ с учетом условий проводки скважины. Нефтяное хозяйство. - 1988. - №9. - с. 18-21.

126. Daring D.W., Radzimovsky E.I. Effect of dynamic bit forces on bit bearing life. "Society of Petroleum Engineers journal", 1965, XII, pp. 272-276.

127. Deily H.F., Dareing H.W. New drilling research tool shows what happens down hole. Oil and gas journal, 66 2, 1968.

128. Microcontrollers data book. Philips Semiconductors, aug, 06, 1996.

129. Nonvolatile memory data book (E2PROM, EPROM, Flash). Atmel Corporation, may, 1996.

130. Sperry-sun. Drilling Services. Сводный каталог, 1993.-62 с.174